- •Содержание
- •Техническое задание
- •Введение
- •1 Классификация методов гис
- •Электрические методы
- •Методы электрического каротажа с фокусированными зондами
- •Ядерно-геофизические методы
- •Акустический каротаж
- •Газовый каротаж
- •Термокаротаж
- •Кавернометрия
- •2 Построение графической модели комплекса гис
- •2.1 Определение физических и информативных параметров
- •2.2 Построение модели иис геологического исследования скважины
- •2.3 Разработка структурной и функциональной схем иис
- •3 Выбор функциональных блоков иис
- •3.1 Наземное оборудование
- •3.2 Зонд бокового каротажа
- •3.3 Зонд акустического каротажа
- •3.4 Профилемер-каверномер
- •Заключение
- •Список использованной литературы
3.2 Зонд бокового каротажа
Рисунок 10. Зонд бокового каротажа
Назначение: измерение кажущегося удельного электрического сопротивления (УЭС) горных пород (ρк) по 3-х электродной схеме.
|
|
3.2.1 Генератор
Рисунок 11. Плата генератора
Назначение: генерация синусоидального сигнала 400Гц, синхронного с питающим током прибора.
В основе функционального блока лежит ЦАП с токовым выходом. Управление происходит микроконтроллером через последовательный интерфейс SPI. После ЦАП включен преобразователь ток-напряжение на ОУ. После преобразователя ток-напряжение стоит сглаживающий фильтр с полосой пропускания 400 Гц.
Характеристики генератора представлены в таблице 7.
Таблица 7. Характеристики генератора
частота дискретизации |
51,2 кГц |
амплитуда выходного сигнала |
5В |
частота выходного сигнала |
400 Гц |
напряжение питания |
+5В, +12В |
температурный диапазон |
-40…+125 град |
потребляемая мощность |
0,2 Вт |
3.2.2 Усилитель мощности (УМ)
Рисунок 12. Плата усилителя мощности
Представляет собой источник тока, управляемый напряжением. Rн = (0,1…100)Ом. имеет защиту по напряжению в случае Rн = (работа источника вне скважины).
Характеристики усилителя мощности представлены в таблице 8.
Таблица 8. Характеристики усилителя мощности
сопротивление нагрузки |
0,1…100Ом |
амплитуда выходного тока |
0…2А |
диапазон частот |
0…1кГц |
диапазон входного напряжения |
-5…+5В |
температурный диапазон |
-40…+125 град |
напряжение питания |
+24В |
потребляемая мощность |
14Вт |
3.2.3 Датчик тока
Рисунок 13. Резистор с рассеиваемой мощностью 2Вт
Реализован на низкоомном резисторе с большой рассеиваемой мощностью. Снимаемое напряжение прямо пропорционально протекающему току.
Характеристики датчика тока представлены в таблице 9.
Таблица 9. Характеристики датчика тока
номинал |
0,2 Ом ±0,1% |
максимальная рассеиваемая мощность |
2 Вт |
температурный диапазон |
-40…+125 град |
3.2.4 Генераторный электрод
Рисунок 14. Поле растекающихся токов с генераторного электрода
Назначение: Фокусировка тока, проникающего в породу. Изготовлен из железа марки 40Х с хромированным покрытием для повышения устойчивости к коррозии. Максимальное выдерживаемое давление 100МПа. Максимальный ток 10А.
3.2.5 Измерительный электрод
Рисунок 15. Схема измерения напряжения измерительным электродом
Назначение: обеспечение контакта со стенкой скважины для измерения падения напряжения в породе. Изготовлен из железа марки 40Х с хромированным покрытием для повышения устойчивости к коррозии. Максимальное выдерживаемое давление 100МПа.
3.2.6 Усилители
Рисунок 16. Схема инвертирующего усилителя
Назначение: приведение входного напряжения падения в породе и падения напряжения на датчике тока к пределу измерения АЦП ±10В. Выполнены на ОУ, включенных по инвертирующей схеме для обеспечения высокого входного сопротивления.
Характеристики усилителей представлены в таблице 10.
Таблица 10. Характеристики усилителя
коэффициент усиления |
2 и 50 |
граничная частота усиления |
1МГц |
входное сопротивление |
1Мом |
максимальная амплитуда выходного напряжения |
12В |
напряжение питания |
+12В, -12В |
температурный диапазон |
-40…+125 град |
потребляемая мощность |
0,15Вт |
3.2.7 Фильтр
Рисунок 17. Схема RC-фильтра
Назначение: выделение сигнала 400Гц. Выполнен на R, C элементах. Граничная частота 400Гц. Температурный диапазон от минус 40 о плюс 125 град.
3.2.8 2-х канальный АЦП
Рисунок 18. Микросхема 2-канального АЦП
Назначение: синхронная оцифровка сигналов тока и напряжения. Конструктивно выполнен в виде микросхемы и содержит в себе: 2 одинаковых 16-разрядных АЦП поразрядного уравновешивания, тактовый генератор 25МГц, источник опорного напряжения, входной управляемый делитель для расширения диапазона измеряемого напряжения, регистр выходного кода.
Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП представлены в таблице 11.
Таблица 11. Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП
диапазон измеряемых напряжений |
-5…+5В |
-10…+10 при использовании входного делителя | |
напряжение встроенного ИОН |
5В |
частота встроенного тактового генератора |
25 МГц |
максимальная частота дискретизации |
500кГц |
разрядность АЦП |
16 |
тип выходного кода |
параллельный 16-разрядный |
температурный диапазон |
-40…+125 град |
напряжение питания |
+5В, +12В, -12В |
потребляемая мощность |
0,15Вт |
3.2.9 Микроконтроллер
Рисунок 19. Микросхема микроконтроллера
Назначение: управление процессом измерения, обработка результатов, обмен данными с платой телеметрии.
Характеристики микроконтроллера представлены в таблице 12.
Таблица 12. Характеристики микроконтроллера
тип микроконтроллера |
МС8051 |
тактовая частота |
50МГц |
количество портов |
4 8-разрядных двунаправленных порта |
встроенные последовательные интерфейсы |
UART, SPI |
температурный диапазон |
-40..+150 град |
напряжение питания |
+5В |
потребляемая мощность |
0,6Вт |
3.2.10 Плата телеметрии
Рисунок 20. Плата телеметрии
Назначение: согласование интерфейса UART и биполярного фазоманипулированного кода. Конструктивно ФБ выполнен как отдельная плата. Устанавливается в скважинный прибор, используемый в комплексе.
Основу составляет микроконтроллер типа МС8051, который выполняет функцию распознавания пришедших команд, сравнение адреса прибора в команде со своим адресом, расчет контрольной суммы.
Характеристики платы телеметрии представлены в таблице 13.
Таблица 13. Характеристики платы телеметрии
тип входного сигнала |
биполярный фазо-манипулированный код |
диапазон напряжений входного сигнала |
-30…+30В |
тип выходного сигнала |
UART |
температурный диапазон |
-40…+125 град |
напряжения питания |
+5В, +12В |
потребляемая мощность |
0,5Вт |
3.2.11 Блок питания
Рисунок 21. Блок питания
Назначение: формирование напряжений питания, необходимых для работы функциональных блоков скважинного прибора из стабилизированного тока 400мА, 400Гц.
Конструктивно блок питания выполнен в виде отдельной платы. В основе лежат импульсные стабилизаторы напряжения со сглаживающими выходными фильтрами, рассчитанные на необходимые значения напряжений.
Характеристики блока питания представлены в таблице 14.
Таблица 14. Характеристики блока питания
тип используемых стабилизаторов напряжения |
импульсный |
рабочий ток в первичной обмотке силового трансформатора тока |
400 мА |
уровни выходных напряжений |
+5В, +12В, +24В, -12В |
температурный диапазон |
-40…+125 град |
максимальная выходная мощность |
16Вт |